Semestrario Quimica

Clasificación De La Materia.-La química se define como el estudio de la materia y los cambios que experimenta.

La materia es todo lo que ocupa espacio y tiene masa. Esta incluye todo lo que se puede ver y tocar (agua, tierra y arboles) y lo que no se puede ver ni tocar (aire).

Así pues, todo lo diverso tiene una reacción química.

Sustancias Y Mezclas.-Una sustancia es una forma de materia que tiene una composición definida (constante) y propiedades distintivas. Son ejemplo de ellos el agua, amoniaco, azúcar de mesa (sacarosa), oro y oxigeno.

Las sustancias difieren entre si por su composición y se pueden identificar según su aspecto, color, sabor, y otras propiedades.

Una mezcla es una combinación de dos o más sustancias en que estas conservan sus propiedades distintivas; algunos ejemplos: Aire, refresco, leche y cemento.

Las mezclas no poseen composición constante, por lo tanto; las muestras de air obtenidas en diferentes ciudades probablemente difieran en su composición a causa de la diferencia de la altitud, contaminación atmosférica, etc.

Las mezclas pueden ser homogéneas ó heterogéneas.

Cuando se disuelve una cucharada de azúcar en agua, se obtiene una mezcla homogénea, en la que la composición de la mezcla es uniforme. Sin embargo al mezclar arena con viruta de hierro, tanto una como la otra, se mantienen separadas, en tal caso, se habla de una mezcla heterogénea porque su composición no es uniforme.

Cualquier mezcla sea homogénea o heterogénea se puede formar y luego separar por medios físicos en sus componentes puros, sin cambiar la identidad de tales componentes.

Así pues el azúcar se puede recuperar de una disolución en agua, al calentar esta ultima y evaporarla por completo; la condensación del vapor permite recuperar el agua.

En cuanto ala separación de la mezcla Hierro-Arena es posible usar un imán para separar las virutas de hierro, ya que el imán no atrae a la arena misma, después de la separación; los componentes de la mezcla tendrán la mima composición y propiedades que al principio.

Elementos Y Compuestos.-Las sustancias pueden ser elementos o compuestos.

Un elemento es una sustancia que no se puede separar en otras más sencillas por medios químicos.

Hasta la fecha se han identificado 114 elementos, la mayoría de ellos se encuentran de manera natural en la tierra. Los otros se han mantenido por medios científicos o mediante procesos nucleares. Por conveniencia los químicos usan símbolos de 1 ó 2 letras para representar a los elementos. La primera letra del símbolo siempre es mayúscula, no así la letra siguiente. Por ejemplo: Co es el símbolo de el elemento cobalto, en tanto que CO es la formula de las moléculas de monóxido de carbono.

*En la tabla N°1 se muestran los nombres y símbolos de algunos de los elementos más comunes.

Los símbolos de algunos elementos se derivan de su nombre en latín; por ejemplo:

AuAurum (oro), FeFerrum (fierro-hierro), NaNatrium (sodio); en cambio en muchos otros casos guardan correspondencia con su nombre en ingles

Tabla N°1 algunos elementos comunes y sus símbolos respectivos

Nombre Símbolo Nombre Símbolo

Aluminio Al Hierro Fe

Arsénico As Magnesio Mg

Azufre S Manganeso Mn

Bario Ba Mercurio Hg

Bismuto Bi Níquel Ni

Bromo Br Nitrógeno N

Calcio Ca Oro Au

Carbono C Plata Ag

Cloro Cl Platino Pt

Cobalto Co Plomo Pb

Cobre Cu Potasio K

Cromo Cr Silicio Si

Estaño Sn Sodio Na

Flúor F Tungsteno W

Fosfato P Yodo I

Hidrogeno H Zinc Zn

Los átomos de muchos elementos pueden interactuar entre si para formar compuestos; Por ejemplo: La combustión del Hidrogeno gaseoso por el oxigeno gaseoso forman H2O cuyas propiedades difieren claramente de las correspondientes a los elementos que lo forman.

El agua consiste en 2 partes de Hidrogeno por 1 de Oxigeno.

Esta composición no se modifica, sin importar que el agua provenga de un grifo de E.U, de un lago de Mongolia exterior o de las capas de hielo de marte. Así pues el agua es un compuesto, ósea; una sustancia formada por átomos de 2 o mas elementos unidos químicamente en sus proporciones fijas. A diferencia de las mezclas, los compuestos solo se pueden separar en componentes puros por medios químicos.

Las relaciones, compuestos y otras categorías de materia se resumen en la Fig.1.

Materia

Los Tres Estados De La Materia.-Al menos en principio las sustancias pueden existir en 3 estados:

Solido, líquido y gaseoso

En la distancia a medida media en las moléculas, en un solido las moléculas se mantienen juntas de manera ordenada, con escasa libertad de movimiento, las moléculas de un liquido están cerca unas de otras, sin que se mantengan en una posición rígida, por lo que pueden moverse, en un gas, las moléculas están separadas entre si, por distancias grandes con comparación con el tamaño de las mismas moléculas

Son posibles las conversiones entre los 3 estados de la materia sin que cambie la composición de la sustancia, al calentar un solido (ejemplo: Hierro) se funde y se transforma en liquido (agua). La temperatura en la que ocurre esa transición se denomina punto de fusión. Su calentamiento adicional convierte al liquido en gas, esta conversión sobrevienen el punto de ebullición del liquido. Por otra parte el enfriamiento de un gas hace que se condense en forma liquida.

Al enfriar adicionalmente este liquido, se congela y se convierte en forma solida.

Propiedades Físicas Y Químicas De La Materia.-Se identifica las sustancias por sus propiedades y su composición.

El calor, punto de fusión y punto de ebullición son propiedades físicas.

Una propiedad física se puede medir y observar sin que se modifique su composición o identidad de la sustancia, por ejemplo: es posible medir el punto de fusión del hielo al calentarlo y registrar la temperatura en lo que se convierte en agua.

El agua difiere del hielo solo en su aspecto, no en su composición, de modo que se trata de un cambio físico, es posible congelar para obtener de nuevo hielo, de tal suerte, el punto de fusión de una sustancia es una propiedad física. De manera similar cuando se afirma que el Helio gaseoso es mas ligero que el aire, se hace referencia a una propiedad física. Por otra parte la aceleración:

“El Hidrogeno se quema en presencia del Oxigeno para formar agua”; esto describe una propiedad química del Hidrogeno, ya que a fin de observar esta propiedad debe ocurrir un cambio químico, en este caso; la combustión después del cambio, desaparece la sustancia química original, el Hidrogeno y solo queda una sustancia química distinta, el H20 (agua). Este es posible de transformar y recuperar el Hidrogeno a partir del H2O mediante un cambio físico, como la ebullición o congelación, cada vez que se cosa un huevo, ocurre un cambio químico, cuando se somete a temperaturas cercanas a 100°C la yema y la clara experimentan cambios que no solo modifican su aspecto físico, si no, también su composición química, después al comerse el huevo se modifica de nuevo, por efecto de sustancias del cuerpo humano, llamadas encimas.

Esta acción digestiva es otro ejemplo de un cambio químico. Lo que ocurre durante la digestión depende de las propiedades químicas de las encimas de los alimentos.

Todas las propiedades mesurables en la materia corresponden a una de dos categorías adicionales:

Propiedades extensivas y propiedades intensivas.

En valor medido de una propiedad extensiva depende de la cantidad de materia que se considere.

La masa, es la cantidad de materia en una muestra dada de una sustancia, es una propiedad extensiva.

Más materia, significa más masa.

Los valores de una misma propiedad extensiva pueden sumarse; por ejemplo:

2 monedas de cobre tienen la misma masa combinada que la suma de las masas de cada moneda, en tanto que en la longitud de dos canchas de tenis es la suma de las longitudes de ambas canchas.

El volumen que se define como la longitud elevada al cubo, es otra propiedad extensiva. El valor de una cantidad extensiva depende de la cantidad de materia.

El valor medido de una propiedad intensiva no depende de cuanta materia se considere. La densidad, que se define como la masa de un objeto dividida entre su volumen, es una propiedad intensiva, también lo es la temperatura. Supongan que se tienen dos matraces llenos de agua (H2O) que están ala misma temperatura. Si se combinan para obtener un solo volumen de agua, será la misma que en la de los 2 matraces separados, a diferencia de la masa, longitud y volumen, la temperatura y otras propiedades intensivas no son aditivas.

Periodicidad Química.-Los seres humanos siempre hemos estado tentados a encontrar una explicación ala complejidad de la materia que nos rodea, al principio se pensaba en los elementos de toda la materia se resumía al agua, tierra, fuego y aire. Sin embargo al cabo del tiempo y gracias a las mejoras de las técnicas de experimentación físicas y químicas, nos dimos cuenta de que la materia es en realidad más compleja de lo que parece. Los químicos del siglo XIX encontraron entonces la necesidad de ordenar los nuevos elementos descubiertos. La primera manera, la mas natural, fue

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